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FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA,
ELECTRÓNICA, INFORMÁTICA Y MECÁNICA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA
ELÉCTRICA
DISEÑO DE LINEA CUSCO - CHINCHERO
CURSO: ESTRUCTURAS ELECTROMECANICAS
DOCENTE: Ing. M.Sc. GIOVANNI LIMA MEDINA
INTEGRANTES:
▪ -YUNIOR MANUEL PANIHUARA ALAGON
▪ -NHILTON GOYO QUISPE CUSIYUPANQUI
▪ -GIAN MARCOS QUISPE QUISPE
▪ -BILL ELVIS SALCEDO ESCOBEDO
CUSCO – PERÚ
2024
INTRODUCCION
En el presente documento se presenta el desarrollo para
el cálculo mecánico de soportes de conductores
eléctricos del tramo 138kV Cusco – Chinchero, que
asegura la capacidad de carga y estabilidad estructural
en diversas condiciones ambientales y operativas.
Los cálculos electromecánicos se efectuarán tomando
como base a los criterios de ingeniería comúnmente
usados para el diseño de líneas de transmisión de alta
tensión en nuestro medio.
Objetivo
Los objetivos principales de este proyecto son:
1. Diseño Mecánico: Desarrollar soportes de
conductores eléctricos que cumplan con los
requisitos de carga mecánica y estabilidad bajo
diferentes condiciones climáticas y operativas.
2. Cumplimiento Normativo: Asegurar que todos los
diseños cumplan con las normativas locales e
internacionales pertinentes para estructuras de
líneas de transmisión eléctrica.
3.Cálculo de Esfuerzos en las Torres de Alta
Tensión: Realizar un análisis detallado de los
esfuerzos a los que estarán sometidas las torres,
incluyendo esfuerzos de tracción, compresión y flexión,
para garantizar la integridad estructural y la seguridad
operativa.
CAPITULO 1
GENERALIDADES
CARACTERISTICAS CLIMATOLOGICAS Y AMBIENTALES
El tramo 138Kv Cusco – Chinchero de 23 km y ubicado en la
provincia de Urubamba a Cusco, departamento del Cusco.
A continuación, se presentan las características
climatológicas y ambientales de la zona del proyecto, que
rige el diseño de la línea de transmisión aérea en estudio.
CARACTERÍSTICAS CLIMATOLÓGICAS
Los principales parámetros climatológicos de la
zona del estudio son:
 Altitud de la línea: 3762 m.s.n.m.
 Temperatura ambiente mínima: -5°C
 Temperatura ambiente media anual: 11°C
 Temperatura ambiente máxima: 20°C
 Humedad relativa mínima: 30%
 Humedad relativa media anual: 60%
 Humedad relativa máxima: 90 %
 Sismicidad: Alta
CARACTERISTICAS AMBIENTALES
Las características climatológicas de la
zona del proyecto, se refieren
básicamente a los principales
parámetros, tales como: temperaturas,
humedad relativa, presión de viento,
altitud, etc. Que caracterizan la zona del
proyecto.
PRESIÓN DE VIENTO
La presión de viento que se aplicarán sobre las áreas
proyectadas de los conductores, estructuras de soporte y
aisladores, se calculará mediante la fórmula del Código
Nacional de Electricidad – Suministro 2011, regla 250.C., que
a continuación se presenta:
PV = K x V² x Sf x A
Donde:
 PV = Carga en Newton
 K = 0,613 Constante de Presión, para
elevaciones hasta 3 000 m.s.n.m.
 V = Velocidad del viento en m/s
 Sf = Factor de forma 1,00 para conductores,
aisladores y postes de concreto o metálico. 3,2
para torres de celosía
 A = Área proyectada en m
La velocidad del viento se aplicará según el
Código Nacional de Electricidad Suministro
para la zona C de carga y Área 0 para
altitudes menores a 3 000 m.s.n.m.,
utilizando la Tabla 250-1.B y la fórmula de la
regla 250.C, en donde se establece la
velocidad horizontal de viento igual a 26,0
m/s (94 km/h) relacionado con una
temperatura del medio ambiente de 10°C.
ELEMENTOS DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN PRESIÓN DE VIENTO
(kg/m²)
Estructuras de acero en celosía (torres) 136,33
Postes de acero galvanizado 42,60
Conductor y cable OPGW 42,60
Cadena de aisladores y aisladores poliméricos 42,60
Cuadro N°1 de Presión de Viento
CARACTERÍSTICAS DE LOS CONDUCTORES Y
CABLE DE COMUNICACIÓN OPGW
Las características del conductor y cable OPGW
que se usaran en los tramos de la línea de 138
kV Cusco - Chinchero, son las siguientes:
 Nivel de Tensión: 138 kV
 Tipo: AAAC
 Código: CAIRO
 Calibre: 465.4 MCM
 Sección: 235,8 mm²
 Diámetro: 19,88 mm
CAPITULO 2
MARCO TEORICO
En este marco teórico se basa en estudios previos que han
explorado las siguientes características como:
 Del conductor del suministro
 Cable OPGW
 Distancia de seguridad
 N° de hilos x diámetro: 19x3,975 mm
 Peso unitario: 0,650 kg/m
 Carga de rotura mínima: 7 076 kg
 Módulo de elasticidad final: 6 300 kg/mm²
 Resistencia eléctrica 20°C en CC: 0,142 ohm/km
 Resistencia eléctrica 25°C en AC: 0,1423
ohm/km
 Resistencia eléctrica 75°C en AC: 0,1702
ohm/km
 Coeficiente de expansión lineal: 23 E-06 °C-1
 N° de hilos x diámetro: 19x3,975 mm
 Peso unitario: 0,650 kg/m
 Carga de rotura mínima: 7 076 kg
 Módulo de elasticidad final: 6 300 kg/mm²
 Resistencia eléctrica 20°C en CC: 0,142 ohm/km
 Resistencia eléctrica 25°C en AC: 0,1423 ohm/km
 Resistencia eléctrica 75°C en AC: 0,1702 ohm/km
 Coeficiente de expansión lineal: 23 E-06 °C-1
a) Características del Cable OPGW
La línea de transmisión de 138 kV, llevará un cable tipo OPGW
con refuerzo no metálico para las fibras, el cual tendrá las
siguientes características mecánicas:
 Tipo: OPGW
 Sección: 70 mm²
 Diámetro: 13,6 mm
 Peso unitario: 0,550 kg/m
 Carga de rotura mínima: 7 880 kg
 Módulo de elasticidad final: 12 500 kg/mm
 Coeficiente de expansión lineal: 14,4 E-06 °C-1
MARCO CONCEPTUAL
DISEÑO MECÁNICO DE ESTRUCTURAS
DEFINICIONES BASICAS
Cada tipo de estructura se diseña en función de los
siguientes vanos característicos:
 Vano viento: es la longitud igual a la semisuma de los
vanos adyacentes a la estructura.
 Vano peso: es la distancia horizontal entre los puntos
más bajos (reales o ficticios) del perfil del conductor
en los dos vanos adyacentes a la estructura y que
determinan la reacción vertical sobre la estructura en
el punto de amarre del conductor.
 Vano máximo: es el vano más largo admisible de los
adyacentes a la estructura, que determina las
dimensiones geométricas.
DETERMINACIÓN DE CARGAS, METAL Y DE TORRES DE CELOSÍA
Hipótesis: Determinación de diagramas de carga, línea
138 kV, condiciones finales de carga del conductor,
condición inicial de tendido.
Cargas: Permanentes (peso propio, cargas fijas),
variables (sobrecargas de uso, nieve, viento, sísmicas).
Prestaciones Estructurales: Cálculos de vano lateral,
vano gravante, vano viento.
HIPÓTESIS DE CARGA: ESTRUCTURA DE SUSPENSIÓN O ALINEAMIENTO Y
ÁNGULO
Hipótesis 1: Condición normal- Máximo viento Transversal
En condiciones normales se admitirá que la estructura está sujeta a la acción simultánea de las siguientes fuerzas:
a) Cargas verticales:
El peso de los conductores, cable de comunicación, aisladores y accesorios para el vano gravante correspondiente
El peso propio de las estructuras
b) Cargas Transversales:
La presión del viento sobre el área total neta proyectada de los conductores y cable de comunicación sobre el eje de la línea, aisladores y
accesorios para el vano medio correspondiente.
La presión del viento sobre la estructura.
La componente horizontal transversal de la máxima tensión del conductor determinada por el ángulo máximo de desvío.
La componente horizontal transversal de la máxima tensión del cable de comunicación determinada por el ángulo máximo de desvío
c) Cargas Longitudinal: No hay carga
Hipótesis 2: Condición normal- Máximo Viento Longitudinal
a) Cargas Verticales: – El peso de los conductores, cable OPGW, aisladores y
accesorios para el vano gravante correspondiente – El peso propio de las
estructuras
b) Cargas Transversales:
La componente horizontal transversal de la máxima tensión del conductor
determinada por el ángulo máximo de desvío.
La componente horizontal transversal de la máxima tensión del cable OPGW
determinada por el ángulo máximo de desvío.
c) Cargas Longitudinal:
La presión del viento longitudinal sobre la estructura.
La presión sobre al área neta proyectada de los vanos adyacentes sobre la
perpendicular al eje de la línea de los conductores y cable OPGW.
Hipótesis 3: Condición normal- Máximo Viento a 45° del eje de la línea
a) Cargas verticales:
El peso de los conductores, cable OPGW, aisladores y accesorios para el vano gravante correspondiente
El peso propio de las estructuras
b) Cargas Transversales:
La presión del viento (de la componente a 45°) sobre el área total neta proyectada del eje de la línea de los conductores, cable
OPGW y aisladores y accesorios para el vano medio correspondiente.
La presión del viento, de la componente a 45°, sobre la estructura.
La componente horizontal transversal de la máxima tensión del conductor determinada por el ángulo máximo de desvío.
La componente horizontal transversal de la máxima tensión del cable OPGW determinada por el ángulo máximo de desvío.
c) Cargas Longitudinal:
La presión del viento longitudinal (la componente a 45°) sobre la estructura.
La presión del viento longitudinal (la componente a 45°) sobre la semisuma de los conductores y cable OPGW de vanos
adyacentes.
La proyección de la resultante de los tiros de los conductores y cable OPGW, a temperatura mínima, en dirección normal a la
bisectriz del ángulo de la línea.
Hipótesis 4: Condición Excepcional – Rotura
del cable OPGW.
En condiciones de carga excepcional se admitirá
que la estructura estará sujeta, además de las
cargas normales, a una fuerza horizontal
correspondiente a la rotura del cable OPGW. Esta
fuerza tendrá un valor del 100% de la máxima
tensión del cable OPGW.
Esta fuerza será determinada en sus componentes
longitudinales y transversales según el
correspondiente ángulo de desvío.
Hipótesis 5: Condición Excepcional – Rotura del conductor
fase superior
Esta fuerza tendrá un valor del 100% de la máxima tensión del
conductor superior. Esta fuerza será determinada en sus
componentes longitudinales y transversales según el
correspondiente ángulo de desvío.
Hipótesis 6: Condición Excepcional – Rotura del conductor
fase media
Esta fuerza tendrá un valor del 100% de la máxima tensión del
conductor medio. Esta fuerza será determinada en sus
componentes longitudinales y transversales según el
correspondiente ángulo de desvío.
Hipótesis 7: Condición Excepcional – Rotura del conductor
fase media
Esta fuerza tendrá un valor del 100% de la máxima tensión del
conductor medio. Esta fuerza será determinada en sus
componentes longitudinales y transversales según el
correspondiente ángulo de desvío.
Hipótesis 8: Condición de Montaje
Se considera cargas verticales iguales al doble de las cargas
verticales normales. Esta hipótesis se calcula en la condición
EDS inicial del conductor.
Hipótesis de Carga: Estructura de Terminal
Hipótesis 1: Condición normal- Máximo viento Transversal
En condiciones normales se admitirá que la estructura está sujeta a la acción simultánea de las siguientes fuerzas:
a) Cargas verticales: El peso de los conductores, cable OPGW, aisladores y accesorios para el vano gravante correspondiente y el peso
propio de las estructuras.
b) Cargas Transversales: La presión del viento sobre el área total neta proyectada de los conductores y cable OPGW sobre el eje de la
línea, aisladores y accesorios para el vano medio correspondiente y la presión del viento sobre la estructura.
c) Cargas Longitudinal: La componente horizontal longitudinal de la máxima tensión del conductor y cable OPGW.
Hipótesis 2: Condición normal- Máximo Viento longitudinal
d) Cargas verticales: El peso de los conductores, cable OPGW, aisladores y accesorios para el vano gravante correspondiente y peso
propio de las estructuras.
e) Cargas Longitudinal: La presión del viento longitudinal sobre la estructura.
La resultante máxima de los tiros de los conductores y cable OPGW, en la dirección longitudinal de la línea.
Hipótesis 2: Condición Excepcional – Rotura del cable OPGW
Carga excepcional se admitirá normales, a una fuerza
horizontal correspondiente a la rotura que la estructura
estará sujeta, además de las cargas del cable OPGW.
Esta fuerza tendrá un valor del 100% de la máxima tensión
del cable OPGW. Determinada en sus componentes
longitudinales y transversales según el ángulo de desvió.
Hipótesis 3: Condición Excepcional – Rotura del conductor fase superior
Esta fuerza tendrá un valor del 100% de la máxima tensión
del conductor superior. Esta fuerza será determinada en
sus componentes longitudinales y transversales.
Hipótesis 4: Condición Excepcional – Rotura del conductor fase media
Esta fuerza tendrá un valor del 100% de la máxima tensión
del conductor medio.
Hipótesis 6: Condición de Montaje
Se considera cargas verticales iguales al doble de las cargas verticales normales. Esta
hipótesis se realiza en condiciones EDS del conductor. El diagrama de carga calculado
se usa para las estructuras de metal autosoportadas.
MARCO LEGAL
DISTANCIA DE SEGURIDAD
La distancia mínima a masa en la estructura se determinará mediante la regla 234.A.2 del
CNE – distancia de seguridad horizontal (con desplazamiento debido al viento). En el
desplazamiento horizontal debido a viento, los conductores deberán ser considerados
como desplazados de la posición de reposo hacia la misma estructura u otra instalación
por un viento de 190 Pa de presión, en una flecha final a 25°C. Cuando la línea se
desplaza en áreas urbanas. Para un vano viento de 200 m y un vano peso promedio
mínimo de 200 m, con una presión de viento de 190 Pa ó 19,37 kg/m² (según CNE) se
obtiene el ángulo de oscilación de los conductores de fase:
DISTANCIA MÍNIMA ENTRE FASES
Para el cálculo de la distancia mínima entre fases se utilizará
el criterio de separación de los conductores en la mitad del
vano, la que será determinado por las reglas del CNE
Suministro 2011.
Distancias Horizontal Entre Conductores
Según la regla 235.B.1.b(2) Para los conductores de 35mm² o
más: se debe usar siguiente formula:
Donde:
kV: kilovoltios = 145
S: Flecha final en mm para una condición de 25º C sin viento.
CALCULO DE SEPARACION HORIZONTAL ENTRE CONDUCTORES
Por ejemplo:
Conductor: 235.8 AAAC
Corrección por altitud:
Altitud m.s.n.m.: 2300
Ft. Factor de corrección por altitud: 1.13
Distancia horizontal entre conductores:
U: Tensión máxima de la línea (kV): 145.0
I = longitud del aislador (mm): 1.3
Ángulo de oscilación máximo (grados): 0
Factor de altitud (sin unidades): 1.13
Flecha (m):
D. Separación horizontal entre fases (mm):
Distancia de separación de fases: Según el CNE Suministro 2011
Obtenido los resultados
D (m) :3
f: flecha (m) :22.57
FACTORES DE SEGURIDAD
Los factores de seguridad se han determinado según las condiciones ambientales de cada tramo del proyecto, las
reglas del Código Nacional de Electricidad – Suministro y las características físicas de los materiales seleccionados.
El conductor y cable OPGW no excederán de los siguientes valores:
De acuerdo a normas vigentes, el esfuerzo máximo admisible (tangencial) en los conductores, no debe ser
superior al 60% del esfuerzo de rotura del conductor.
Se ha considerado un esfuerzo inicial EDS del 16% tal que el esfuerzo final EDS resultante sea menor a 16% del
tiro de rotura del conductor para evitar el uso de amortiguadores en vanos regulares.
Para las estructuras se han tomado las consideraciones del CNE Suministro 2011 y se ha seleccionado el grado de
construcción B, por la importancia de la línea, el cual lleva además de los conductores de suministro, un cable de
comunicación de fibra óptica en su estructura.
Estructuras en celosía
Las cargas de viento en las estructuras o componentes en celosía cuadradas o
rectangulares deberán ser calculadas utilizando un factor de forma de 3,2
aplicado a la suma de las áreas proyectadas de los miembros de la parte
frontal si es que los miembros estructurales son nivelados en forma plana o
2,0 si las superficies estructurales son cilíndricas. Sin embargo, el total no
debe excederse de la carga que pudiera ocurrir en una estructura sólida de la
misma dimensión externa.
En los ángulos
Cuando ocurra un cambio en la dirección de los alambres,
las cargas de la estructura, incluyendo las retenidas, deberán
ser la suma del vector de la carga de viento transversal y la
carga de tensión del alambre. Al calcular estas cargas, la
dirección del viento deberá asumirse como la de la carga
máxima resultante y deberá ser considerada que sopla
perpendicularmente hacia los alambres.
Longitudes del vano La carga transversal calculada deberá basarse en el promedio de
los dos vanos adyacentes a la estructura correspondiente.
Factores de resistencia para las estructuras1, crucetas, herrajes de soporte, retenidas,
cimentaciones y anclajes para ser utilizados con factores de sobrecarga de la Tabla 253-1
Factores de resistencia
para ser utilizados con
cargas de la Regla 250.B
Grado B Grado C
Estructuras de metal y
concreto pretensazo 6
1,0 1,0
Estructuras de madera y
concreto armado 2,4
0,65 0,85
Herrajes de soporte 1,0 1,0
Alambre de retenida 5,6
0,9 0,9
Anclaje y cimentaciones
de retenida
1,0 1,0
Factores de resistencia
para ser utilizados con
cargas de la Regla 250.C
Grado B Grado C
Estructuras de metal y
concreto pretensazo 6
1,0 1,0
Estructuras de madera y
concreto armado 3,4
0,75 0,75
Herrajes de soporte 1,0 1,0
Alambre de retenida 5,6 0,9 0,9
Anclaje y cimentaciones
de retenida
1,0 1,0
CRITERIOS PARA LOCALIZACIÓN DE ESTRUCTURAS
La ubicación de estructuras de las líneas de transmisión de 138 kV se efectuó
en forma preliminar en la vista de planta del trazo de ruta considerando los
vanos permisibles calculados con el cálculo mecánico del conductor en el
cual se determina las flechas y las tensiones del conductor.
Cálculo del vano máximo permisible
Para el cálculo del vano máximo permisible se ha tomado en cuenta la
longitud de la estructura a usar y las distancias mínimas al suelo ( 8,1 m).
Materiales y métodos
SELECCIÓN DE LA TENSIÓN EDS DEL CONDUCTOR AAAC
La selección de la tensión media EDS del conductor tipo AAAC, se efectúa considerando
las limitaciones establecidas en la regla 261.H.1 del CNE Suministro 2011.
A partir de la condición que la superficie del terreno es relativamente plana y que los vanos
dentro de la zona urbana serán en promedio de 200m, se ha establecido la tensión EDS en
condición inicial igual a 18 % de la resistencia a la rotura nominal del conductor.
Las condiciones ambientales que regirá el estado EDS es una temperatura media anual de
15°C y sin carga de viento.
La componente horizontal de la tensión de tracción del conductor, en condición EDS inicial
será la siguiente:
Cálculo del vano regulador (ar):
Para el tramo Cusco Chinchero se tiene una
longitud de 23 Km, de acuerdo ala longitud y
considerando cotas sobre el nivel del mar del
tramo inicial y final se determinaron vanos a nivel
como también a desnivel; siendo las siguientes:
Para vanos a nivel, se tiene:
Para vanos a desnivel, se tiene:
Vano desnivel a^3 cosk (cosk)^3
200 60 8000000 0.95782629 0.87873971
250 50 15625000 0.98058068 0.94286603
300 40 27000000 0.9912279 0.97391388
400 20 64000000 0.99875234 0.99626168
440 0 85184000 1 1
ar= 360.39 m
Diseño de Lineal Cusco - Chinchero a un nivel de 138 kv
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ulo de esfuerzos en el conductor:
idero 5 hipótesis para el cálculo mecánico de los conductores, donde se
ra la presión del viento, presencia de hielo y peso del conductor:
= peso unitario resultante (kg/m)
= peso unitario provocado por el peso del hielo (kg/m)
= peso unitario del conductor (kg/m)
= peso ocasionado por la presión del viento (kg/m)
TEMPERATURA: 10 °C TEMPERATURA: 10 °C
V. VIENTO 0 kg/m2 ESF. INICIAL 5.40152672 kg/mm2
TIRO EN EL VERTICE (To1) 1273.68 kg Wr= 0.65 kg/m
ESP. HIELO 0 mm
TEMPERATURA: 10 °C TEMPERATURA: 10 °C
V. VIENTO 50 kg/m2 ESF. FINAL 15.0042409 kg/mm2
TIRO EN EL VERTICE (To2) 3538 kg Wv= 0.994 kg/m
ESP. HIELO 0 mm Wr= 1.18765988 kg/m
TEMPERATURA: -5 °C TEMPERATURA: -5 °C
V. VIENTO 25 kg/m2 Wv= 1.097 kg/m
ESP. HIELO 12 mm Wh= 1.109424 kg/m
TIRO EN EL VERTICE (To2) 3538 kg/mm2 Wr= 2.07339861 kg/m
TEMPERATURA: 40 °C TEMPERATURA: 40 °C
V. VIENTO 0 kg/m2 wr=wc= 0.65 kg/m
ESP. HIELO 0 mm
TIRO EN EL VERTICE (To2) 3538 kg/mm2
TEMPERATURA: -10 °C TEMPERATURA: -10 °C
V. VIENTO 0 kg/m2 Wh= 1.977336 kg/m
ESP. HIELO 18 mm Wr= 2.627336 kg/m
TIRO EN EL VERTICE (To2) 3538 kg/mm2
CALCULO DE SOBRECARGAS
HIPOTESIS II (ESF. MAXIMO I)
HIPOTESIS III (ESF. MAXIMO II)
HIPOTESIS IV (FLECHA MAXIMA)
HIPOTESIS V (OSCILACION DE CADENA)
HIPOTESIS I (EDS)
HIPOTESIS I (EDS INICIAL)
HIPOTESIS II (ESF. MAXIMO I)
HIPOTESIS III (ESF. MAXIMO II)
HIPOTESIS IV (FLECHA MAXIMA)
HIPOTESIS V (ESF. MAXIMO III)
Cálculo de esfuerzos, para las hipótesis definidas, se tiene la ecuación de
cambio de estado, y ecuación cubica respecto a los parámetros A y B:
HIPOTESIS I
VANO DESNIVEL COSδ (COSδ)^3 σ1(kg/mm^2)
200 60 0.95782629 0.878739711 5.401526718
250 50 0.98058068 0.942866034 5.401526718
300 40 0.9912279 0.973913876 5.401526718
400 20 0.99875234 0.996261685 5.401526718
440 0 1 1 5.401526718
CALCULO DE VARIABLES DE ECUACIÓN DE ESTADO
σ2 (kg/mm^2) A B RESULTADO σ3 (kg/mm^2) A B RESULTADO2
7.34145 -2.99851656 234.0702 0.00001 10.98849604 -5.08035 713.390889 0.00005
7.80865 -1.37282262 392.424297 0.00071 11.92068294 -3.50411 1196.01692 0.00000
8.16486 0.59084058 583.698993 0.00000 12.66111927 -1.56359 1778.97718 -0.00002
8.65956 5.49602084 1061.49827 0.00069 13.76048553 3.32523 3235.19695 0.00022
8.80296 7.83398434 1289.23247 0.00000 14.10092083 5.66048 3929.27719 0.000942
HIPOTESIS II HIPOTESIS III
σ4 (kg/mm^2) A B RESULTADO3 σ5 (kg/mm^2) A B RESULTADO11
3.769388335 1.16515 70.111404 0.000001 12.78369248 -5.77430 1145.49496 0.000006
4.100627302 2.88976 117.543448 0.000949 14.00531844 -4.21455 1920.44975 0.000048
4.348074103 4.89971 174.83625 -0.000003 14.99159126 -2.28174 2856.51167 0.000025
4.679881971 9.83760 317.952197 -0.000598 16.49373781 2.60164 5194.77032 0.000000
4.772610246 12.18098 386.165768 -0.000036 16.97072905 4.93598 6309.25808 -0.0009712
HIPOTESIS IV HIPOTESIS V
alculo del tiro, flecha, y parámetro de la catenaria
Se usarán las siguientes ecuaciones:
Para la flecha en vanos a nivel:
Para la flecha en vanos a desnivel:
VANO DESNIVEL σ1 (kg/mm^2) To (kg/mm2) Catenaria C(m) T (Tiro Tangencial Kg/mm2) F (flecha conductor (m))
200 60 5.401526718 1273.68 1959.507692 1350.945246 2.664495413
250 50 5.401526718 1273.68 1959.507692 1317.76366 4.067201391
300 40 5.401526718 1273.68 1959.507692 1301.696434 5.794776595
400 20 5.401526718 1273.68 1959.507692 1288.413943 10.22822631
440 0 5.401526718 1273.68 1959.507692 1281.715962 12.36301922
HIPOTESIS I (EDS INICIAL)
σ2 (kg/mm^2) To (kg) Catenaria C(m) T (Tiro Tangencial Kg/mm2) F (flecha conductor (m))
7.34145 1731.11312 1457.583225 1847.102846 3.582548898
7.80865 1841.28016 1550.342979 1913.464485 5.141574063
8.16486 1925.27483 1621.065812 1974.338747 7.006117264
8.65956 2041.92466 1719.284019 2070.18914 11.66035603
8.80296 2075.73837 1747.754891 2092.204833 13.86462742
HIPOTESIS II (ESF. MAXIMO I)
σ3 (kg/mm^2) To (kg/mm2) Catenaria C(m) T (Tiro Tangencial Kg/mm2) F (flecha conductor (m))
10.98849604 2591.08737 1249.681248 2775.803343 4.179049411
11.92068294 2810.89704 1355.695436 2930.4358 5.880694184
12.66111927 2985.49192 1439.902537 3069.642898 7.889054088
13.76048553 3244.72249 1564.929419 3296.055219 12.8134338
14.10092083 3324.99713 1603.645874 3356.335091 15.1142959
HIPOTESIS III (ESF. MAXIMO II)
σ4 (kg/mm^2) To (kg/mm2) Catenaria C(m) T (Tiro Tangencial Kg/mm2) F (flecha conductor (m))
3.769388335 888.82177 1367.418107 949.8712608 3.818946202
4.100627302 966.92792 1487.581412 1005.765469 5.358729725
4.348074103 1025.27587 1577.347498 1052.002483 7.200579903
4.679881971 1103.51617 1697.717183 1119.064081 11.80882129
4.772610246 1125.38150 1731.356148 1134.479091 13.99629951
HIPOTESIS IV (FLECHA MAXIMA)
σ5 (kg/mm^2) To (kg/mm2) Catenaria C(m) T (Tiro Tangencial Kg/mm2) F (flecha conductor (m))
12.78369248 3014.39469 1147.319828 3237.572352 4.552273389
14.00531844 3302.45409 1256.959174 3449.991885 6.343309981
14.99159126 3535.01722 1345.475881 3640.903826 8.443785265
16.49373781 3889.22337 1480.291586 3955.921513 13.54821805
16.97072905 4001.69791 1523.100932 4043.51533 15.91628209
HIPOTESIS V (ESF. MAXIMO III)

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Diseño de Lineal Cusco - Chinchero a un nivel de 138 kv

  • 1. FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA, ELECTRÓNICA, INFORMÁTICA Y MECÁNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELÉCTRICA DISEÑO DE LINEA CUSCO - CHINCHERO CURSO: ESTRUCTURAS ELECTROMECANICAS DOCENTE: Ing. M.Sc. GIOVANNI LIMA MEDINA INTEGRANTES: ▪ -YUNIOR MANUEL PANIHUARA ALAGON ▪ -NHILTON GOYO QUISPE CUSIYUPANQUI ▪ -GIAN MARCOS QUISPE QUISPE ▪ -BILL ELVIS SALCEDO ESCOBEDO CUSCO – PERÚ 2024
  • 2. INTRODUCCION En el presente documento se presenta el desarrollo para el cálculo mecánico de soportes de conductores eléctricos del tramo 138kV Cusco – Chinchero, que asegura la capacidad de carga y estabilidad estructural en diversas condiciones ambientales y operativas. Los cálculos electromecánicos se efectuarán tomando como base a los criterios de ingeniería comúnmente usados para el diseño de líneas de transmisión de alta tensión en nuestro medio.
  • 3. Objetivo Los objetivos principales de este proyecto son: 1. Diseño Mecánico: Desarrollar soportes de conductores eléctricos que cumplan con los requisitos de carga mecánica y estabilidad bajo diferentes condiciones climáticas y operativas. 2. Cumplimiento Normativo: Asegurar que todos los diseños cumplan con las normativas locales e internacionales pertinentes para estructuras de líneas de transmisión eléctrica. 3.Cálculo de Esfuerzos en las Torres de Alta Tensión: Realizar un análisis detallado de los esfuerzos a los que estarán sometidas las torres, incluyendo esfuerzos de tracción, compresión y flexión, para garantizar la integridad estructural y la seguridad operativa.
  • 4. CAPITULO 1 GENERALIDADES CARACTERISTICAS CLIMATOLOGICAS Y AMBIENTALES El tramo 138Kv Cusco – Chinchero de 23 km y ubicado en la provincia de Urubamba a Cusco, departamento del Cusco. A continuación, se presentan las características climatológicas y ambientales de la zona del proyecto, que rige el diseño de la línea de transmisión aérea en estudio. CARACTERÍSTICAS CLIMATOLÓGICAS Los principales parámetros climatológicos de la zona del estudio son:  Altitud de la línea: 3762 m.s.n.m.  Temperatura ambiente mínima: -5°C  Temperatura ambiente media anual: 11°C  Temperatura ambiente máxima: 20°C  Humedad relativa mínima: 30%  Humedad relativa media anual: 60%  Humedad relativa máxima: 90 %  Sismicidad: Alta
  • 5. CARACTERISTICAS AMBIENTALES Las características climatológicas de la zona del proyecto, se refieren básicamente a los principales parámetros, tales como: temperaturas, humedad relativa, presión de viento, altitud, etc. Que caracterizan la zona del proyecto. PRESIÓN DE VIENTO La presión de viento que se aplicarán sobre las áreas proyectadas de los conductores, estructuras de soporte y aisladores, se calculará mediante la fórmula del Código Nacional de Electricidad – Suministro 2011, regla 250.C., que a continuación se presenta: PV = K x V² x Sf x A Donde:  PV = Carga en Newton  K = 0,613 Constante de Presión, para elevaciones hasta 3 000 m.s.n.m.  V = Velocidad del viento en m/s  Sf = Factor de forma 1,00 para conductores, aisladores y postes de concreto o metálico. 3,2 para torres de celosía  A = Área proyectada en m La velocidad del viento se aplicará según el Código Nacional de Electricidad Suministro para la zona C de carga y Área 0 para altitudes menores a 3 000 m.s.n.m., utilizando la Tabla 250-1.B y la fórmula de la regla 250.C, en donde se establece la velocidad horizontal de viento igual a 26,0 m/s (94 km/h) relacionado con una temperatura del medio ambiente de 10°C.
  • 6. ELEMENTOS DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN PRESIÓN DE VIENTO (kg/m²) Estructuras de acero en celosía (torres) 136,33 Postes de acero galvanizado 42,60 Conductor y cable OPGW 42,60 Cadena de aisladores y aisladores poliméricos 42,60 Cuadro N°1 de Presión de Viento
  • 7. CARACTERÍSTICAS DE LOS CONDUCTORES Y CABLE DE COMUNICACIÓN OPGW Las características del conductor y cable OPGW que se usaran en los tramos de la línea de 138 kV Cusco - Chinchero, son las siguientes:  Nivel de Tensión: 138 kV  Tipo: AAAC  Código: CAIRO  Calibre: 465.4 MCM  Sección: 235,8 mm²  Diámetro: 19,88 mm CAPITULO 2 MARCO TEORICO En este marco teórico se basa en estudios previos que han explorado las siguientes características como:  Del conductor del suministro  Cable OPGW  Distancia de seguridad  N° de hilos x diámetro: 19x3,975 mm  Peso unitario: 0,650 kg/m  Carga de rotura mínima: 7 076 kg  Módulo de elasticidad final: 6 300 kg/mm²  Resistencia eléctrica 20°C en CC: 0,142 ohm/km  Resistencia eléctrica 25°C en AC: 0,1423 ohm/km  Resistencia eléctrica 75°C en AC: 0,1702 ohm/km  Coeficiente de expansión lineal: 23 E-06 °C-1  N° de hilos x diámetro: 19x3,975 mm  Peso unitario: 0,650 kg/m  Carga de rotura mínima: 7 076 kg  Módulo de elasticidad final: 6 300 kg/mm²  Resistencia eléctrica 20°C en CC: 0,142 ohm/km  Resistencia eléctrica 25°C en AC: 0,1423 ohm/km  Resistencia eléctrica 75°C en AC: 0,1702 ohm/km  Coeficiente de expansión lineal: 23 E-06 °C-1
  • 8. a) Características del Cable OPGW La línea de transmisión de 138 kV, llevará un cable tipo OPGW con refuerzo no metálico para las fibras, el cual tendrá las siguientes características mecánicas:  Tipo: OPGW  Sección: 70 mm²  Diámetro: 13,6 mm  Peso unitario: 0,550 kg/m  Carga de rotura mínima: 7 880 kg  Módulo de elasticidad final: 12 500 kg/mm  Coeficiente de expansión lineal: 14,4 E-06 °C-1
  • 9. MARCO CONCEPTUAL DISEÑO MECÁNICO DE ESTRUCTURAS DEFINICIONES BASICAS Cada tipo de estructura se diseña en función de los siguientes vanos característicos:  Vano viento: es la longitud igual a la semisuma de los vanos adyacentes a la estructura.  Vano peso: es la distancia horizontal entre los puntos más bajos (reales o ficticios) del perfil del conductor en los dos vanos adyacentes a la estructura y que determinan la reacción vertical sobre la estructura en el punto de amarre del conductor.  Vano máximo: es el vano más largo admisible de los adyacentes a la estructura, que determina las dimensiones geométricas.
  • 10. DETERMINACIÓN DE CARGAS, METAL Y DE TORRES DE CELOSÍA Hipótesis: Determinación de diagramas de carga, línea 138 kV, condiciones finales de carga del conductor, condición inicial de tendido. Cargas: Permanentes (peso propio, cargas fijas), variables (sobrecargas de uso, nieve, viento, sísmicas). Prestaciones Estructurales: Cálculos de vano lateral, vano gravante, vano viento.
  • 11. HIPÓTESIS DE CARGA: ESTRUCTURA DE SUSPENSIÓN O ALINEAMIENTO Y ÁNGULO Hipótesis 1: Condición normal- Máximo viento Transversal En condiciones normales se admitirá que la estructura está sujeta a la acción simultánea de las siguientes fuerzas: a) Cargas verticales: El peso de los conductores, cable de comunicación, aisladores y accesorios para el vano gravante correspondiente El peso propio de las estructuras b) Cargas Transversales: La presión del viento sobre el área total neta proyectada de los conductores y cable de comunicación sobre el eje de la línea, aisladores y accesorios para el vano medio correspondiente. La presión del viento sobre la estructura. La componente horizontal transversal de la máxima tensión del conductor determinada por el ángulo máximo de desvío. La componente horizontal transversal de la máxima tensión del cable de comunicación determinada por el ángulo máximo de desvío c) Cargas Longitudinal: No hay carga
  • 12. Hipótesis 2: Condición normal- Máximo Viento Longitudinal a) Cargas Verticales: – El peso de los conductores, cable OPGW, aisladores y accesorios para el vano gravante correspondiente – El peso propio de las estructuras b) Cargas Transversales: La componente horizontal transversal de la máxima tensión del conductor determinada por el ángulo máximo de desvío. La componente horizontal transversal de la máxima tensión del cable OPGW determinada por el ángulo máximo de desvío. c) Cargas Longitudinal: La presión del viento longitudinal sobre la estructura. La presión sobre al área neta proyectada de los vanos adyacentes sobre la perpendicular al eje de la línea de los conductores y cable OPGW.
  • 13. Hipótesis 3: Condición normal- Máximo Viento a 45° del eje de la línea a) Cargas verticales: El peso de los conductores, cable OPGW, aisladores y accesorios para el vano gravante correspondiente El peso propio de las estructuras b) Cargas Transversales: La presión del viento (de la componente a 45°) sobre el área total neta proyectada del eje de la línea de los conductores, cable OPGW y aisladores y accesorios para el vano medio correspondiente. La presión del viento, de la componente a 45°, sobre la estructura. La componente horizontal transversal de la máxima tensión del conductor determinada por el ángulo máximo de desvío. La componente horizontal transversal de la máxima tensión del cable OPGW determinada por el ángulo máximo de desvío. c) Cargas Longitudinal: La presión del viento longitudinal (la componente a 45°) sobre la estructura. La presión del viento longitudinal (la componente a 45°) sobre la semisuma de los conductores y cable OPGW de vanos adyacentes. La proyección de la resultante de los tiros de los conductores y cable OPGW, a temperatura mínima, en dirección normal a la bisectriz del ángulo de la línea.
  • 14. Hipótesis 4: Condición Excepcional – Rotura del cable OPGW. En condiciones de carga excepcional se admitirá que la estructura estará sujeta, además de las cargas normales, a una fuerza horizontal correspondiente a la rotura del cable OPGW. Esta fuerza tendrá un valor del 100% de la máxima tensión del cable OPGW. Esta fuerza será determinada en sus componentes longitudinales y transversales según el correspondiente ángulo de desvío.
  • 15. Hipótesis 5: Condición Excepcional – Rotura del conductor fase superior Esta fuerza tendrá un valor del 100% de la máxima tensión del conductor superior. Esta fuerza será determinada en sus componentes longitudinales y transversales según el correspondiente ángulo de desvío. Hipótesis 6: Condición Excepcional – Rotura del conductor fase media Esta fuerza tendrá un valor del 100% de la máxima tensión del conductor medio. Esta fuerza será determinada en sus componentes longitudinales y transversales según el correspondiente ángulo de desvío.
  • 16. Hipótesis 7: Condición Excepcional – Rotura del conductor fase media Esta fuerza tendrá un valor del 100% de la máxima tensión del conductor medio. Esta fuerza será determinada en sus componentes longitudinales y transversales según el correspondiente ángulo de desvío. Hipótesis 8: Condición de Montaje Se considera cargas verticales iguales al doble de las cargas verticales normales. Esta hipótesis se calcula en la condición EDS inicial del conductor.
  • 17. Hipótesis de Carga: Estructura de Terminal Hipótesis 1: Condición normal- Máximo viento Transversal En condiciones normales se admitirá que la estructura está sujeta a la acción simultánea de las siguientes fuerzas: a) Cargas verticales: El peso de los conductores, cable OPGW, aisladores y accesorios para el vano gravante correspondiente y el peso propio de las estructuras. b) Cargas Transversales: La presión del viento sobre el área total neta proyectada de los conductores y cable OPGW sobre el eje de la línea, aisladores y accesorios para el vano medio correspondiente y la presión del viento sobre la estructura. c) Cargas Longitudinal: La componente horizontal longitudinal de la máxima tensión del conductor y cable OPGW. Hipótesis 2: Condición normal- Máximo Viento longitudinal d) Cargas verticales: El peso de los conductores, cable OPGW, aisladores y accesorios para el vano gravante correspondiente y peso propio de las estructuras. e) Cargas Longitudinal: La presión del viento longitudinal sobre la estructura. La resultante máxima de los tiros de los conductores y cable OPGW, en la dirección longitudinal de la línea.
  • 18. Hipótesis 2: Condición Excepcional – Rotura del cable OPGW Carga excepcional se admitirá normales, a una fuerza horizontal correspondiente a la rotura que la estructura estará sujeta, además de las cargas del cable OPGW. Esta fuerza tendrá un valor del 100% de la máxima tensión del cable OPGW. Determinada en sus componentes longitudinales y transversales según el ángulo de desvió. Hipótesis 3: Condición Excepcional – Rotura del conductor fase superior Esta fuerza tendrá un valor del 100% de la máxima tensión del conductor superior. Esta fuerza será determinada en sus componentes longitudinales y transversales. Hipótesis 4: Condición Excepcional – Rotura del conductor fase media Esta fuerza tendrá un valor del 100% de la máxima tensión del conductor medio. Hipótesis 6: Condición de Montaje Se considera cargas verticales iguales al doble de las cargas verticales normales. Esta hipótesis se realiza en condiciones EDS del conductor. El diagrama de carga calculado se usa para las estructuras de metal autosoportadas.
  • 19. MARCO LEGAL DISTANCIA DE SEGURIDAD La distancia mínima a masa en la estructura se determinará mediante la regla 234.A.2 del CNE – distancia de seguridad horizontal (con desplazamiento debido al viento). En el desplazamiento horizontal debido a viento, los conductores deberán ser considerados como desplazados de la posición de reposo hacia la misma estructura u otra instalación por un viento de 190 Pa de presión, en una flecha final a 25°C. Cuando la línea se desplaza en áreas urbanas. Para un vano viento de 200 m y un vano peso promedio mínimo de 200 m, con una presión de viento de 190 Pa ó 19,37 kg/m² (según CNE) se obtiene el ángulo de oscilación de los conductores de fase:
  • 20. DISTANCIA MÍNIMA ENTRE FASES Para el cálculo de la distancia mínima entre fases se utilizará el criterio de separación de los conductores en la mitad del vano, la que será determinado por las reglas del CNE Suministro 2011. Distancias Horizontal Entre Conductores Según la regla 235.B.1.b(2) Para los conductores de 35mm² o más: se debe usar siguiente formula: Donde: kV: kilovoltios = 145 S: Flecha final en mm para una condición de 25º C sin viento.
  • 21. CALCULO DE SEPARACION HORIZONTAL ENTRE CONDUCTORES Por ejemplo: Conductor: 235.8 AAAC Corrección por altitud: Altitud m.s.n.m.: 2300 Ft. Factor de corrección por altitud: 1.13 Distancia horizontal entre conductores: U: Tensión máxima de la línea (kV): 145.0 I = longitud del aislador (mm): 1.3 Ángulo de oscilación máximo (grados): 0 Factor de altitud (sin unidades): 1.13 Flecha (m): D. Separación horizontal entre fases (mm):
  • 22. Distancia de separación de fases: Según el CNE Suministro 2011 Obtenido los resultados D (m) :3 f: flecha (m) :22.57 FACTORES DE SEGURIDAD Los factores de seguridad se han determinado según las condiciones ambientales de cada tramo del proyecto, las reglas del Código Nacional de Electricidad – Suministro y las características físicas de los materiales seleccionados. El conductor y cable OPGW no excederán de los siguientes valores: De acuerdo a normas vigentes, el esfuerzo máximo admisible (tangencial) en los conductores, no debe ser superior al 60% del esfuerzo de rotura del conductor. Se ha considerado un esfuerzo inicial EDS del 16% tal que el esfuerzo final EDS resultante sea menor a 16% del tiro de rotura del conductor para evitar el uso de amortiguadores en vanos regulares. Para las estructuras se han tomado las consideraciones del CNE Suministro 2011 y se ha seleccionado el grado de construcción B, por la importancia de la línea, el cual lleva además de los conductores de suministro, un cable de comunicación de fibra óptica en su estructura.
  • 23. Estructuras en celosía Las cargas de viento en las estructuras o componentes en celosía cuadradas o rectangulares deberán ser calculadas utilizando un factor de forma de 3,2 aplicado a la suma de las áreas proyectadas de los miembros de la parte frontal si es que los miembros estructurales son nivelados en forma plana o 2,0 si las superficies estructurales son cilíndricas. Sin embargo, el total no debe excederse de la carga que pudiera ocurrir en una estructura sólida de la misma dimensión externa. En los ángulos Cuando ocurra un cambio en la dirección de los alambres, las cargas de la estructura, incluyendo las retenidas, deberán ser la suma del vector de la carga de viento transversal y la carga de tensión del alambre. Al calcular estas cargas, la dirección del viento deberá asumirse como la de la carga máxima resultante y deberá ser considerada que sopla perpendicularmente hacia los alambres.
  • 24. Longitudes del vano La carga transversal calculada deberá basarse en el promedio de los dos vanos adyacentes a la estructura correspondiente. Factores de resistencia para las estructuras1, crucetas, herrajes de soporte, retenidas, cimentaciones y anclajes para ser utilizados con factores de sobrecarga de la Tabla 253-1 Factores de resistencia para ser utilizados con cargas de la Regla 250.B Grado B Grado C Estructuras de metal y concreto pretensazo 6 1,0 1,0 Estructuras de madera y concreto armado 2,4 0,65 0,85 Herrajes de soporte 1,0 1,0 Alambre de retenida 5,6 0,9 0,9 Anclaje y cimentaciones de retenida 1,0 1,0 Factores de resistencia para ser utilizados con cargas de la Regla 250.C Grado B Grado C Estructuras de metal y concreto pretensazo 6 1,0 1,0 Estructuras de madera y concreto armado 3,4 0,75 0,75 Herrajes de soporte 1,0 1,0 Alambre de retenida 5,6 0,9 0,9 Anclaje y cimentaciones de retenida 1,0 1,0
  • 25. CRITERIOS PARA LOCALIZACIÓN DE ESTRUCTURAS La ubicación de estructuras de las líneas de transmisión de 138 kV se efectuó en forma preliminar en la vista de planta del trazo de ruta considerando los vanos permisibles calculados con el cálculo mecánico del conductor en el cual se determina las flechas y las tensiones del conductor. Cálculo del vano máximo permisible Para el cálculo del vano máximo permisible se ha tomado en cuenta la longitud de la estructura a usar y las distancias mínimas al suelo ( 8,1 m).
  • 26. Materiales y métodos SELECCIÓN DE LA TENSIÓN EDS DEL CONDUCTOR AAAC La selección de la tensión media EDS del conductor tipo AAAC, se efectúa considerando las limitaciones establecidas en la regla 261.H.1 del CNE Suministro 2011. A partir de la condición que la superficie del terreno es relativamente plana y que los vanos dentro de la zona urbana serán en promedio de 200m, se ha establecido la tensión EDS en condición inicial igual a 18 % de la resistencia a la rotura nominal del conductor. Las condiciones ambientales que regirá el estado EDS es una temperatura media anual de 15°C y sin carga de viento. La componente horizontal de la tensión de tracción del conductor, en condición EDS inicial será la siguiente:
  • 27. Cálculo del vano regulador (ar): Para el tramo Cusco Chinchero se tiene una longitud de 23 Km, de acuerdo ala longitud y considerando cotas sobre el nivel del mar del tramo inicial y final se determinaron vanos a nivel como también a desnivel; siendo las siguientes: Para vanos a nivel, se tiene: Para vanos a desnivel, se tiene: Vano desnivel a^3 cosk (cosk)^3 200 60 8000000 0.95782629 0.87873971 250 50 15625000 0.98058068 0.94286603 300 40 27000000 0.9912279 0.97391388 400 20 64000000 0.99875234 0.99626168 440 0 85184000 1 1 ar= 360.39 m
  • 29. CREDITS: This presentation template was created by Slidesgo, including icons by Flaticon and infographics & images by Freepik
  • 30. ulo de esfuerzos en el conductor: idero 5 hipótesis para el cálculo mecánico de los conductores, donde se ra la presión del viento, presencia de hielo y peso del conductor:
  • 31. = peso unitario resultante (kg/m) = peso unitario provocado por el peso del hielo (kg/m) = peso unitario del conductor (kg/m) = peso ocasionado por la presión del viento (kg/m) TEMPERATURA: 10 °C TEMPERATURA: 10 °C V. VIENTO 0 kg/m2 ESF. INICIAL 5.40152672 kg/mm2 TIRO EN EL VERTICE (To1) 1273.68 kg Wr= 0.65 kg/m ESP. HIELO 0 mm TEMPERATURA: 10 °C TEMPERATURA: 10 °C V. VIENTO 50 kg/m2 ESF. FINAL 15.0042409 kg/mm2 TIRO EN EL VERTICE (To2) 3538 kg Wv= 0.994 kg/m ESP. HIELO 0 mm Wr= 1.18765988 kg/m TEMPERATURA: -5 °C TEMPERATURA: -5 °C V. VIENTO 25 kg/m2 Wv= 1.097 kg/m ESP. HIELO 12 mm Wh= 1.109424 kg/m TIRO EN EL VERTICE (To2) 3538 kg/mm2 Wr= 2.07339861 kg/m TEMPERATURA: 40 °C TEMPERATURA: 40 °C V. VIENTO 0 kg/m2 wr=wc= 0.65 kg/m ESP. HIELO 0 mm TIRO EN EL VERTICE (To2) 3538 kg/mm2 TEMPERATURA: -10 °C TEMPERATURA: -10 °C V. VIENTO 0 kg/m2 Wh= 1.977336 kg/m ESP. HIELO 18 mm Wr= 2.627336 kg/m TIRO EN EL VERTICE (To2) 3538 kg/mm2 CALCULO DE SOBRECARGAS HIPOTESIS II (ESF. MAXIMO I) HIPOTESIS III (ESF. MAXIMO II) HIPOTESIS IV (FLECHA MAXIMA) HIPOTESIS V (OSCILACION DE CADENA) HIPOTESIS I (EDS) HIPOTESIS I (EDS INICIAL) HIPOTESIS II (ESF. MAXIMO I) HIPOTESIS III (ESF. MAXIMO II) HIPOTESIS IV (FLECHA MAXIMA) HIPOTESIS V (ESF. MAXIMO III)
  • 32. Cálculo de esfuerzos, para las hipótesis definidas, se tiene la ecuación de cambio de estado, y ecuación cubica respecto a los parámetros A y B: HIPOTESIS I VANO DESNIVEL COSδ (COSδ)^3 σ1(kg/mm^2) 200 60 0.95782629 0.878739711 5.401526718 250 50 0.98058068 0.942866034 5.401526718 300 40 0.9912279 0.973913876 5.401526718 400 20 0.99875234 0.996261685 5.401526718 440 0 1 1 5.401526718 CALCULO DE VARIABLES DE ECUACIÓN DE ESTADO
  • 33. σ2 (kg/mm^2) A B RESULTADO σ3 (kg/mm^2) A B RESULTADO2 7.34145 -2.99851656 234.0702 0.00001 10.98849604 -5.08035 713.390889 0.00005 7.80865 -1.37282262 392.424297 0.00071 11.92068294 -3.50411 1196.01692 0.00000 8.16486 0.59084058 583.698993 0.00000 12.66111927 -1.56359 1778.97718 -0.00002 8.65956 5.49602084 1061.49827 0.00069 13.76048553 3.32523 3235.19695 0.00022 8.80296 7.83398434 1289.23247 0.00000 14.10092083 5.66048 3929.27719 0.000942 HIPOTESIS II HIPOTESIS III σ4 (kg/mm^2) A B RESULTADO3 σ5 (kg/mm^2) A B RESULTADO11 3.769388335 1.16515 70.111404 0.000001 12.78369248 -5.77430 1145.49496 0.000006 4.100627302 2.88976 117.543448 0.000949 14.00531844 -4.21455 1920.44975 0.000048 4.348074103 4.89971 174.83625 -0.000003 14.99159126 -2.28174 2856.51167 0.000025 4.679881971 9.83760 317.952197 -0.000598 16.49373781 2.60164 5194.77032 0.000000 4.772610246 12.18098 386.165768 -0.000036 16.97072905 4.93598 6309.25808 -0.0009712 HIPOTESIS IV HIPOTESIS V
  • 34. alculo del tiro, flecha, y parámetro de la catenaria Se usarán las siguientes ecuaciones: Para la flecha en vanos a nivel: Para la flecha en vanos a desnivel:
  • 35. VANO DESNIVEL σ1 (kg/mm^2) To (kg/mm2) Catenaria C(m) T (Tiro Tangencial Kg/mm2) F (flecha conductor (m)) 200 60 5.401526718 1273.68 1959.507692 1350.945246 2.664495413 250 50 5.401526718 1273.68 1959.507692 1317.76366 4.067201391 300 40 5.401526718 1273.68 1959.507692 1301.696434 5.794776595 400 20 5.401526718 1273.68 1959.507692 1288.413943 10.22822631 440 0 5.401526718 1273.68 1959.507692 1281.715962 12.36301922 HIPOTESIS I (EDS INICIAL) σ2 (kg/mm^2) To (kg) Catenaria C(m) T (Tiro Tangencial Kg/mm2) F (flecha conductor (m)) 7.34145 1731.11312 1457.583225 1847.102846 3.582548898 7.80865 1841.28016 1550.342979 1913.464485 5.141574063 8.16486 1925.27483 1621.065812 1974.338747 7.006117264 8.65956 2041.92466 1719.284019 2070.18914 11.66035603 8.80296 2075.73837 1747.754891 2092.204833 13.86462742 HIPOTESIS II (ESF. MAXIMO I) σ3 (kg/mm^2) To (kg/mm2) Catenaria C(m) T (Tiro Tangencial Kg/mm2) F (flecha conductor (m)) 10.98849604 2591.08737 1249.681248 2775.803343 4.179049411 11.92068294 2810.89704 1355.695436 2930.4358 5.880694184 12.66111927 2985.49192 1439.902537 3069.642898 7.889054088 13.76048553 3244.72249 1564.929419 3296.055219 12.8134338 14.10092083 3324.99713 1603.645874 3356.335091 15.1142959 HIPOTESIS III (ESF. MAXIMO II)
  • 36. σ4 (kg/mm^2) To (kg/mm2) Catenaria C(m) T (Tiro Tangencial Kg/mm2) F (flecha conductor (m)) 3.769388335 888.82177 1367.418107 949.8712608 3.818946202 4.100627302 966.92792 1487.581412 1005.765469 5.358729725 4.348074103 1025.27587 1577.347498 1052.002483 7.200579903 4.679881971 1103.51617 1697.717183 1119.064081 11.80882129 4.772610246 1125.38150 1731.356148 1134.479091 13.99629951 HIPOTESIS IV (FLECHA MAXIMA) σ5 (kg/mm^2) To (kg/mm2) Catenaria C(m) T (Tiro Tangencial Kg/mm2) F (flecha conductor (m)) 12.78369248 3014.39469 1147.319828 3237.572352 4.552273389 14.00531844 3302.45409 1256.959174 3449.991885 6.343309981 14.99159126 3535.01722 1345.475881 3640.903826 8.443785265 16.49373781 3889.22337 1480.291586 3955.921513 13.54821805 16.97072905 4001.69791 1523.100932 4043.51533 15.91628209 HIPOTESIS V (ESF. MAXIMO III)